環(huán)狀RNA與心肌缺血再灌注損傷研究進(jìn)展2026心肌缺血再灌注損傷（myocardialischemiareperfusioninjury,MIRI）是指心臟缺血狀態(tài)恢復(fù)、血流再灌注之后，反而導(dǎo)致心肌損傷加重的復(fù)雜病理生理過(guò)程。MIRI主要發(fā)生在心肌梗死再通、體外循環(huán)手術(shù)和心絞痛發(fā)作之后，臨床表現(xiàn)包括心肌頓抑、無(wú)復(fù)流現(xiàn)象、再灌注性心律失常等。環(huán)狀RNA（circularRNA,circRNA）是一類新興的內(nèi)源性非編碼RNA，自20世紀(jì)70年代Sanger等首次報(bào)道以來(lái)，目前在人類中已經(jīng)鑒定出25000多種circRNA，其在MIRI中的相關(guān)研究正不斷深入發(fā)展，而circRNA與臨床預(yù)后因素的相關(guān)性分析也為理解心血管疾病的發(fā)病機(jī)制提供了新的視角。1概述1.1MIRIMIRI導(dǎo)致的不可逆損傷和細(xì)胞死亡是引起心肌細(xì)胞急性喪失，導(dǎo)致心室重塑和心力衰竭等的重要原因。既往研究表明，MIRI的主要機(jī)制涉及氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)和鈣超載等。心肌細(xì)胞受損后可表現(xiàn)為壞死、凋亡、自噬、焦亡等。因此，減輕MIRI后心肌細(xì)胞死亡是降低心肌梗死嚴(yán)重程度和心臟損傷風(fēng)險(xiǎn)的重要策略。1.2circRNA的形成與分類circRNA生成機(jī)制主要為反向剪接。這種剪接方式與傳統(tǒng)線性RNA剪接不同，前體信使RNA的外顯子通過(guò)連接5'端和3'端形成一個(gè)閉合的環(huán)結(jié)構(gòu)，從而避免了被RNA酶降解的風(fēng)險(xiǎn)，也使得circRNA比線性RNA有更長(zhǎng)的半衰期，從而在細(xì)胞內(nèi)持續(xù)發(fā)揮作用。反向剪接不需要特定順序，但需要內(nèi)含子元件之間的堿基配對(duì)。circRNA的生成不僅依賴于特定的剪接位點(diǎn)，還受到細(xì)胞類型、發(fā)育階段及環(huán)境因素的影響，這導(dǎo)致不同組織和細(xì)胞中表達(dá)的circRNA具有高度的特異性和豐富的多樣性。此外，部分剪接因子（如富含絲氨酸/精氨酸蛋白和核內(nèi)不均一核糖核蛋白）在circRNA的生成中起著關(guān)鍵作用，它們通過(guò)促進(jìn)反向剪接和調(diào)節(jié)外顯子的選擇，影響circRNA的生成效率和類型。根據(jù)其在基因組中的位置不同，circRNA分為四類（表1）。表11.3circRNA的生物學(xué)功能circRNA可以充當(dāng)微RNA（microRNA,miRNA）“海綿”，作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA發(fā)揮作用，通過(guò)吸附miRNA阻止其與靶信使RNA相互作用并抑制靶信使RNA，從而有效地隔離和調(diào)節(jié)miRNA的活性。作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，circRNA除了對(duì)前體信使RNA選擇性剪接具有調(diào)節(jié)作用外，還可以作為親本基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，激活其親本基因。例如，位于細(xì)胞核中的circRNA（如外顯子內(nèi)含子circRNA），可以通過(guò)堿基配對(duì)在親本基因啟動(dòng)子處與RNA聚合酶Ⅱ相互作用，增強(qiáng)其表達(dá)；類似地，circRNA在其親本基因的轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)積累，通過(guò)連接延伸RNA聚合酶Ⅱ復(fù)合物調(diào)節(jié)其延伸活性，以此來(lái)提高親本基因的轉(zhuǎn)錄率。此外，circRNA與特定的調(diào)控蛋白相互作用，參與各種細(xì)胞過(guò)程。有研究還表明，某些circRNA有可能被翻譯成功能蛋白。circRNA也可作為動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)支架，促進(jìn)蛋白質(zhì)的接觸和組裝。2circRNA與MIRI越來(lái)越多的證據(jù)表明，circRNA在MIRI發(fā)病機(jī)制中至關(guān)重要，并可能提供新的治療途徑。有研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組比較，急性心肌梗死患者中有650種circRNA的表達(dá)存在差異，其中535種上調(diào)，115種下調(diào)。在MIRI模型中，RNA測(cè)序分析顯示，132種circRNA的表達(dá)水平發(fā)生變化，其中81種上調(diào)，51種下調(diào)。這些結(jié)果表明，circRNA的表達(dá)受損傷狀態(tài)的影響，它們?cè)谡{(diào)節(jié)與MIRI相關(guān)的不同途徑和過(guò)程中可能具有重要意義。2.1circRNA與心肌細(xì)胞凋亡心肌細(xì)胞凋亡特征包括細(xì)胞膜泡化、細(xì)胞核濃縮、形成“凋亡小體”等，其信號(hào)通路主要包括內(nèi)源性凋亡通路（線粒體通路）和外源性凋亡通路（死亡受體通路）。前者由線粒體功能障礙觸發(fā)，涉及B細(xì)胞淋巴瘤2（Bcelllymphoma2,Bcl2）家族蛋白（Bcl2相關(guān)X蛋白、Bcl2）的激活，導(dǎo)致細(xì)胞色素C從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中；后者由死亡受體（如Fas蛋白、腫瘤壞死因子受體1）激活，導(dǎo)致招募和激活Fas相關(guān)死亡域蛋白和胱天蛋白酶8。研究表明，通過(guò)調(diào)節(jié)miR125b和miR200a，circPVT1的沉默能夠改善心臟功能、減少心肌梗死面積，并抑制線粒體凋亡途徑。在體外氧糖剝奪（oxygenglucosedeprivation,OGD）模型中發(fā)現(xiàn)，circMAT2B表達(dá)顯著上調(diào)，敲除circMAT2B可有效減少OGD誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、活性氧產(chǎn)生，以及降低炎癥細(xì)胞因子白細(xì)胞介素（interleukin,IL）1β、IL6和腫瘤壞死因子α的表達(dá)，circMAT2B通過(guò)miR133上調(diào)減輕了OGD對(duì)磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B通路和Raf/絲裂原活化蛋白激酶激酶/胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶通路的抑制。同樣地，抑制circNCX1競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR133a3p可減少氧化應(yīng)激引起的心肌細(xì)胞凋亡。circMAP3K5通過(guò)調(diào)節(jié)miR223p/死亡相關(guān)蛋白激酶2軸促進(jìn)高糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。缺氧/復(fù)氧（hypoxia/reoxygenation,H/R）損傷后，circSAMD4A水平上調(diào)，而抑制circSAMD4A表達(dá)與miR1385p水平可減少M(fèi)IRI所致的炎癥和凋亡。另有研究發(fā)現(xiàn)，一種新型circRNA_0031672/miR215p/程序性細(xì)胞死亡蛋白4信號(hào)通路可介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡，并通過(guò)與表達(dá)miR215p的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞共培養(yǎng)，成功緩解了MIRI。上述研究結(jié)果表明，心肌缺血再灌注可引起心肌細(xì)胞circRNA表達(dá)譜改變，通過(guò)miRNA“海綿”效應(yīng)導(dǎo)致靶基因表達(dá)改變，促進(jìn)或抑制心肌細(xì)胞凋亡。2.2circRNA與心肌細(xì)胞自噬自噬是細(xì)胞自我消化再利用的過(guò)程。缺血期適度自噬有助于清除損傷的細(xì)胞器等，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，而再灌注期的過(guò)度自噬則會(huì)加重心肌細(xì)胞損傷。自噬相關(guān)circRNA是一類新發(fā)現(xiàn)的circRNA，能夠通過(guò)抑制PTEN誘導(dǎo)激酶1（PTENinducedkinase1,Pink1）/FAM65B通路調(diào)節(jié)自噬，發(fā)揮心肌保護(hù)作用。Zhang等在小鼠MIRI模型中發(fā)現(xiàn)，circPAN3的表達(dá)明顯降低，而circPAN3的過(guò)表達(dá)則可顯著抑制心肌細(xì)胞自噬；circPAN3通過(guò)靶向miR421/Pink1軸介導(dǎo)的自噬抑制來(lái)改善MIRI。此外，circFoxo3過(guò)表達(dá)可抑制OGD誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞自噬，從而緩解MIRI。circDGKZ被發(fā)現(xiàn)通過(guò)靶向miR3455p/Toll樣受體4通路來(lái)減輕MIRI，這一過(guò)程涉及心肌細(xì)胞的自噬死亡和組織損傷。circRbms1可通過(guò)多種通路影響心肌細(xì)胞自噬，同時(shí)調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)基因表達(dá)、減少心臟組織炎癥損傷，進(jìn)而促進(jìn)心肌恢復(fù)。2.3circRNA與心肌細(xì)胞焦亡細(xì)胞焦亡是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)并證實(shí)的一種新型程序性細(xì)胞死亡方式，主要特征是細(xì)胞膨脹、膜完整性受損、大量促炎性細(xì)胞因子釋放，引起強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。這種細(xì)胞死亡方式與炎癥小體的激活密切相關(guān)，尤其是核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體。在焦亡過(guò)程中，circRNA可通過(guò)miRNA“海綿”作用參與炎癥小體的調(diào)控。特定的circRNA不僅能夠直接或間接影響炎癥小體的組裝和活化，還可能通過(guò)影響其上游信號(hào)通路調(diào)節(jié)焦亡，亦可通過(guò)調(diào)控與焦亡相關(guān)的細(xì)胞因子（如IL1β）表達(dá)發(fā)揮作用。泛素特異性肽酶46是一種蛋白質(zhì)編碼基因，可以防止蛋白質(zhì)降解。circNNT通過(guò)“海綿”作用結(jié)合miR33a5p，調(diào)控泛素特異性肽酶46表達(dá)相關(guān)的細(xì)胞焦亡，進(jìn)而介導(dǎo)MIRI，影響心肌細(xì)胞存活。此外，其他被發(fā)現(xiàn)在MIRI中參與心肌細(xì)胞焦亡的circRNA及其“海綿”miRNA還包括circRNAGTF2l/miR5905p、circANXA2/miR133、circTLK1/miR214、circSMG6/miR1385p等。2.4circRNA與鐵死亡鐵死亡是一種由鐵代謝紊亂驅(qū)動(dòng)并以脂質(zhì)過(guò)氧化為特征的程序性細(xì)胞死亡，最初由Dixon等于2012年在研究細(xì)胞死亡過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，并在2014年被正式命名。目前，關(guān)于circRNA調(diào)節(jié)鐵死亡在MIRI中作用的研究不多。最近研究表明，circRNAFEACR可與煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶結(jié)合，增強(qiáng)其蛋白穩(wěn)定性，從而增加了煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶依賴的沉默調(diào)節(jié)蛋白1表達(dá)，促進(jìn)叉頭框蛋白O1的轉(zhuǎn)錄活性，通過(guò)降低叉頭框蛋白O1乙酰化水平，進(jìn)一步上調(diào)鐵死亡抑制因子鐵蛋白重鏈1的轉(zhuǎn)錄，抑制心肌細(xì)胞鐵死亡。在體外實(shí)驗(yàn)中，敲低circHMGA2可抑制人類心肌細(xì)胞的增殖抑制，以及H/R誘導(dǎo)的人類心肌細(xì)胞中的鐵死亡，這一過(guò)程可能與抑制核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3途徑有關(guān)；在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，circHMGA2耗竭通過(guò)抑制氧化應(yīng)激和炎癥細(xì)胞死亡減輕了MIRI小鼠的心肌組織損傷。以上研究提示，circRNA及其上下游因素可能成為緩解缺血性心臟病中鐵死亡相關(guān)心肌損傷的新靶點(diǎn)。2.5circRNA與細(xì)胞周期和血管生成有證據(jù)表明，攜帶內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)序列的circZNF609可以翻譯蛋白。位于線粒體的circRNASamd4可通過(guò)防止線粒體通透性轉(zhuǎn)變孔開(kāi)啟、抑制線粒體活性氧產(chǎn)生，促進(jìn)心肌細(xì)胞周期進(jìn)程。circ003593的下調(diào)可以激活再灌注損傷拯救激酶信號(hào)通路，這一通路對(duì)抗MIRI至關(guān)重要。再灌注損傷拯救激酶信號(hào)通路中，磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B和胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2等關(guān)鍵分子的磷酸化水平上升，有助于保護(hù)心肌細(xì)胞免受損傷。circ100338抑制miR200a3p可誘導(dǎo)MIRI后的血管生成，這一發(fā)現(xiàn)突出了circRNA在改善心肌血供、促進(jìn)愈合過(guò)程中的潛力。3circRNA臨床應(yīng)用前景3.1circRNA作為潛在生物標(biāo)志物circRNA的穩(wěn)定性和特異性使其成為潛在的生物標(biāo)志物，circTtc3、circRNA4087、心肌肥厚相關(guān)環(huán)狀RNA、circNfix等的表達(dá)變化與心肌缺血的病理過(guò)程密切相關(guān)。通過(guò)監(jiān)測(cè)特定circRNA的表達(dá)，可以早期識(shí)別MIRI，為臨床提供及時(shí)干預(yù)措施。一項(xiàng)納入472例患者的臨床研究表明，心肌梗死相關(guān)circRNA改善了心肌梗死后的風(fēng)險(xiǎn)分層，可能成為預(yù)后分析的新型生物標(biāo)志物。3.2circRNA作為治療靶點(diǎn)circRNA的分子“海綿”特性使其成為基因治療的理想靶點(diǎn)。通過(guò)設(shè)計(jì)特定的circRNA分子，靶向調(diào)節(jié)circRNA的表達(dá)或功能，可能有助于改善心臟再灌注治療效果。與基于病毒載體或DNA的療法相比，circRNA純化后通常更穩(wěn)定，潛在免疫原性更低，這使得circRNA在RNA基礎(chǔ)治療的發(fā)展中表現(xiàn)出良好的安全性和有效性。Li等研究發(fā)現(xiàn)，circARAP1在MIRI小鼠模型及H/R誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)miR3795p/KLF9軸激活Wnt/β連環(huán)蛋白通路加劇缺血誘導(dǎo)的心肌纖維化和凋亡；而敲除circARAP1可逆轉(zhuǎn)這些作用，表明其在MIRI中具有潛在的治療靶點(diǎn)。最近研究也提示，circNFIX/miR125b5p/Toll樣受體4通路是卡維地洛治療作用的分子機(jī)制。circRNA的研究不僅限于基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，探索和發(fā)現(xiàn)新型circRNA也是開(kāi)發(fā)創(chuàng)新藥物的途徑之一。目前，許多研究者正致力于將circRNA作為治療心血管疾病的新策略，此外，通過(guò)人工調(diào)節(jié)技術(shù)刺激外源性circRNA生物合成的嘗試也已經(jīng)取得成功。2024年9月18日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院心臟外科趙強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在缺血性心力衰竭患者中，完成了全球首例circRNA類藥物HM2002注射液的經(jīng)心外膜心肌注射給藥，為臨床研究和應(yīng)用開(kāi)辟了新的可能性。4總結(jié)與展望盡管circRNA作為治療手段仍處于早期階段，存在挑戰(zhàn)和限制，包括可能的免疫排斥反應(yīng)、缺乏大規(guī)模生產(chǎn)circRNA的成熟流程與設(shè)施、circRNA環(huán)化連接處的非相關(guān)序列可能影響其自然結(jié)構(gòu)和獨(dú)特功能等，但這些進(jìn)展已表明，circRNA在心肌缺血治